JPH0463338B2 - - Google Patents

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JPH0463338B2
JPH0463338B2 JP30029687A JP30029687A JPH0463338B2 JP H0463338 B2 JPH0463338 B2 JP H0463338B2 JP 30029687 A JP30029687 A JP 30029687A JP 30029687 A JP30029687 A JP 30029687A JP H0463338 B2 JPH0463338 B2 JP H0463338B2
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Japan
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JP30029687A
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JPH01167638A (en
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Hyuu Arudoritsuji Roorando
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TDY Industries LLC
Original Assignee
Teledyne Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPH0463338B2 publication Critical patent/JPH0463338B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis

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  • Analytical Chemistry (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はガス分析装置、一層詳しくは、光エネ
ルギ検出器として複数の熱電対列を使用する非分
散型光学ガス分析装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to gas analyzers and, more particularly, to non-dispersive optical gas analyzers that use multiple thermopiles as optical energy detectors.

医学、汚染監視、工業プロセス制御のような用
途でガス濃度を測定するための非分散型赤外線ガ
ス分析装置は多年にわたつて種々の形式のものが
開発されてきた。このようなガス分析装置の例と
しては、1976年1月13日にM.J.Riedl等に許され
た米国特許第3932754号、1978年1月17日にT.C.
Rossに許された米国特許第4069420号、1983年12
月13日にM.S.Martinez等に許され、本発明の譲
り受け人に譲渡された米国特許第4420687号に開
示されたものがある。
Various types of non-dispersive infrared gas analyzers have been developed over the years to measure gas concentrations in applications such as medicine, pollution monitoring, and industrial process control. Examples of such gas analyzers include U.S. Pat.
No. 4,069,420 granted to Ross, December 1983
No. 4,420,687, granted to MS Martinez et al., May 13, and assigned to the assignee of the present invention.

上述形式の従来のガス分析装置に共通の特徴は
光エネルギのパルス列の形をした赤外線を検出す
る単一の赤外線検出器を使用しているということ
にある。これらのパルスは、サンプルガス混合物
内の或る特定のガスによつて吸収された赤外線エ
ネルギの量と基準ガスに吸収された赤外線エネル
ギの量とを交互に示す。適当な電子回路が検出器
信号(これもパルス列の形をしている)を処理
し、サンプル中のこの特定のガスの濃度に比例し
た信号を発生する。
A common feature of conventional gas analyzers of the type described above is the use of a single infrared detector that detects infrared radiation in the form of a pulse train of light energy. These pulses alternately indicate the amount of infrared energy absorbed by a particular gas in the sample gas mixture and the amount of infrared energy absorbed by the reference gas. Appropriate electronic circuitry processes the detector signal (also in the form of a pulse train) and generates a signal proportional to the concentration of this particular gas in the sample.

光エネルギの交互パルスは、一般に、孔を設け
たモータ駆動式チヨツパ・ホイールで与えられ
る。放射線源に対する孔位置と関連したこのホイ
ール回転が所望の交互のパルスを発生する。
Alternating pulses of light energy are typically provided by a perforated motor-driven chopper wheel. This wheel rotation in conjunction with the hole position relative to the radiation source produces the desired alternating pulses.

交互パルス操作を利用する主な理由はサンプル
ガス、基準ガスの両方を測定するのに単一の検出
器で済むということにある。従来設計が単一の赤
外線検出器の使用に限られていたのは、充分に精
密にマツチした性能を持つた複数の検出器を用意
して必要な精度の分析装置を作り出すことができ
なかつたことに由来する。
The main reason for using alternating pulse operation is that a single detector is required to measure both the sample and reference gases. Previous designs were limited to the use of a single infrared detector because it was not possible to create an analyzer with the required precision by preparing multiple detectors with sufficiently precisely matched performance. It comes from this.

たとえば、赤外線センサは周囲温度の小さな変
化に非常に敏感であり、このような小変化に対す
る2つの別個の検出器の応答性は必ずしも同じで
はない。したがつて、高価、複雑でしばしば信頼
性のない温度補正装置、回路に頼ることなく変化
する周囲温度の条件下で正確な測定値を得ること
のできる多検出器式ガス分析装置を実現すること
が非常に難しいと考えられていた。
For example, infrared sensors are very sensitive to small changes in ambient temperature, and the responsiveness of two separate detectors to such small changes is not necessarily the same. Therefore, it is an object of the present invention to provide a multi-detector gas analyzer capable of obtaining accurate measurements under varying ambient temperature conditions without relying on expensive, complex and often unreliable temperature compensation devices and circuits. was considered extremely difficult.

従来のガス分析装置でモータ駆動式チヨツパ・
ホイールを必要とするということは装置が大型に
なるのを避け得ず、かなり大きな動力を必要と
し、高レベルの衝撃、振動に耐えられないという
結果となる。
Conventional gas analyzer with motor-driven chopper
The need for wheels inevitably increases the size of the device, requires significantly more power, and results in an inability to withstand high levels of shock and vibration.

したがつて、本発明の目的は新規で改良した非
分散型光学ガス分析装置を提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a new and improved non-dispersive optical gas analyzer.

本発明の別の目的は小型で、低動力でもよく、
モータ駆動式チヨツパ・ホイールを必要としない
非分散型光学ガス分析装置を提供することにあ
る。
Another object of the invention is that it may be compact and low power;
An object of the present invention is to provide a non-dispersive optical gas analyzer that does not require a motor-driven chopper wheel.

本発明のまた別の目的は多数の光学検出器を使
用しており、赤外線から紫外線までの広い波長の
スペクトルにわたつて作動できる携帯可能で低コ
スト、高精度の非分散型光学ガス分析装置を提供
することにある。
Another object of the present invention is to provide a portable, low cost, highly accurate, non-dispersive optical gas analyzer that uses multiple optical detectors and can operate over a wide spectrum of wavelengths from infrared to ultraviolet. It is about providing.

発明の概要 本発明の前記および他の目的は光学エネルギの
指向性ビームを発生する放射線源と、1つまたは
それ以上の成分を分析して混合物中の濃度を測定
するサンプルガスを収容したほぼ円筒形のセルと
を包含する非分散型光学ガス分析装置によつて達
成される。混合物内の一ガス成分をサンプリング
する場合には、2つの光学検出器を使用し、一方
を基準検出器とし、他方をサンプル検出器とし、
サンプルガス・セルを通過した光学エネルギを検
出する。
SUMMARY OF THE INVENTION The foregoing and other objects of the present invention include a radiation source that produces a directional beam of optical energy and a generally cylindrical cylinder containing a sample gas for analyzing one or more components to determine their concentration in a mixture. This is accomplished by a non-dispersive optical gas analyzer that includes a shaped cell. When sampling one gas component in a mixture, two optical detectors are used, one serving as a reference detector and the other serving as a sample detector;
Optical energy passing through the sample gas cell is detected.

各検出器は多数の熱電対接続部からなる熱電対
列の形をしており、各熱電対接続部はその温度に
比例した熱EMFを発生する。熱電対列は熱伝導
性基体上に付着させた異種金属の薄膜の横列から
なる。各熱電対列の一部はセルを出た光エネルギ
からシールドされる。各熱電対列のシールドされ
た部分は周囲温度の変化について熱電対出力信号
を補正するのに用いられる。
Each detector is in the form of a thermopile consisting of a number of thermocouple connections, each thermocouple connection generating a thermal emf proportional to its temperature. A thermopile consists of a row of thin films of dissimilar metals deposited on a thermally conductive substrate. A portion of each thermopile is shielded from light energy leaving the cell. The shielded portion of each thermopile is used to correct the thermocouple output signal for changes in ambient temperature.

セルとサンプル熱電対列のシールドされていな
い部分の間には第1のフイルタが設置してあり、
熱電対列のその部分に入射する光エネルギの波長
を、サンプル混合物内の1つのガス成分によつて
光エネルギが吸収される範囲に制限する。
A first filter is placed between the cell and the unshielded portion of the sample thermopile;
The wavelength of the light energy incident on that portion of the thermopile is limited to the range in which the light energy is absorbed by one gas component within the sample mixture.

第2のフイルタがセルと基準熱電対列のシール
ドされていない部分の間に設置してあり、熱電対
列のその部分に入射する光エネルギの波長を基準
波長範囲に制限する。
A second filter is placed between the cell and the unshielded portion of the reference thermopile to limit the wavelength of light energy incident on that portion of the thermopile to the reference wavelength range.

サンプル熱電対列信号から基準熱電対列信号を
減算し、減算値を基準熱電対列信号で割算する制
御回路が使用される。
A control circuit is used that subtracts a reference thermopile signal from the sample thermopile signal and divides the subtracted value by the reference thermopile signal.

本発明の他の目的、特徴および利点は図面に関
連した以下の説明から明らかとなろう。なお、図
面において、同様の構成要素は同様の参照符号で
示してある。
Other objects, features and advantages of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. Note that in the drawings, similar components are designated by similar reference numerals.

第1図は本発明に従つて構成したガス分析装置
10の斜視図である。この分析装置10はほぼ円
筒形のセクシヨン12,14,16,18からな
り、これらのセクシヨンはそこを貫くボルトで一
緒に密着状態に保持されている。
FIG. 1 is a perspective view of a gas analyzer 10 constructed in accordance with the present invention. The analyzer 10 consists of generally cylindrical sections 12, 14, 16, 18 which are held tightly together by bolts extending therethrough.

第2図は第1図の2−2線に沿つた分析装置1
0の横断面図である。セクシヨン12はアルミ等
で作つてあるとよく、プラチナのワイヤ・ビード
等の形をした放射線源24を支持するのに使用す
る。ケーブル26がワイヤ・ビード24をバツテ
リのような外部動力源に接続している。接続時、
ワイヤ・ビードは光エネルギの源となる。セクシ
ヨン12のビード24を囲んでいる部分は放物線
形反射器の形となつており、光エネルギをセクシ
ヨン14の隣接端に向けるようになつている。
Figure 2 shows the analyzer 1 along line 2-2 in Figure 1.
FIG. Section 12 is preferably made of aluminum or the like and is used to support a radiation source 24 in the form of a platinum wire bead or the like. A cable 26 connects wire bead 24 to an external power source, such as a battery. When connecting,
The wire bead provides a source of light energy. The portion of section 12 surrounding bead 24 is in the form of a parabolic reflector to direct light energy to an adjacent end of section 14.

セクシヨン14(プラスチツク等で作るとよ
い)はほぼ円筒形のセル28を包含し、分析しよ
うとしているサンプルガス混合物を収容してい
る。セル28の入口端、出口端には30,32が
設けてあり、これらの窓はOリングによつて所定
位置に保持されていて気密容器を形成している。
窓は、ガス混合物を分析するのに使用される波長
範囲にわたつて源24からの光エネルギに対して
ほぼ透明である材料、たとえば、サフアイアで作
つてあるとよい。セル28には入口36と出口3
8が設けてあり、サンプルガスをセル28に入
れ、そこから出すことができる。
Section 14 (preferably made of plastic or the like) contains a generally cylindrical cell 28 containing the sample gas mixture to be analyzed. The inlet and outlet ends of the cell 28 are provided with windows 30, 32 which are held in place by O-rings to form an airtight container.
The window may be made of a material, such as sapphire, that is substantially transparent to light energy from source 24 over the wavelength range used to analyze the gas mixture. The cell 28 has an inlet 36 and an outlet 3
8 is provided to allow sample gas to enter and exit the cell 28.

セクシヨン16(アルミ、黄銅、ステンレス鋼
等の熱伝導性材料で作るとよい)はセル28の出
口端に隣接して取り付けられてある。セクシヨン
16はセル28を出た光エネルギを測定するのに
用いる光学検出器組立体40を取り付けるのに用
いられる。
A section 16 (preferably made of a thermally conductive material such as aluminum, brass, stainless steel, etc.) is mounted adjacent the outlet end of the cell 28. Section 16 is used to mount an optical detector assembly 40 that is used to measure the light energy exiting cell 28.

光学検出器組立体40はトランジスタを収容す
るのに用いられるものに類似したほぼ円筒形の金
属缶42内に収容されている。このような容器の
一タイプは、当業者にはTO−8ハウジングとし
て公知である。ハウジング42はサフアイア等で
ある透明窓44を備える。ハウジング42内には
平らな基体46があり、これは直径が約10ミリメ
ートルであり、ベリリウムあるいは酸化アルミの
ような熱伝導性絶縁材で作つてある。基体46の
片面には、4つの熱電対列の列48が設置してあ
り、これらの熱電対列は基体表面に付着した異種
金属薄膜の相互接続した線で形成してある。この
タイプの熱電対列はミシガン州デクスター市の
Dexter Research Center,Inc.で製作されてい
る。
Optical detector assembly 40 is housed within a generally cylindrical metal can 42 similar to those used to house transistors. One type of such container is known to those skilled in the art as a TO-8 housing. Housing 42 includes a transparent window 44, such as sapphire. Within housing 42 is a flat base 46 approximately ten millimeters in diameter and constructed of a thermally conductive insulating material such as beryllium or aluminum oxide. Mounted on one side of the substrate 46 is a row 48 of four thermopiles formed by interconnected lines of dissimilar metal thin films deposited on the surface of the substrate. This type of thermopile is located in Dexter, Michigan.
Manufactured by Dexter Research Center, Inc.

基体46の反対面(セル28の窓32に対面し
た面)には4つのフイルタ50,52,54,5
6が設けてあり、これらのフイルタはセル28を
出た光エネルギの選定波長のみが熱伝導性基体4
6を通つて熱電対列48の所定の領域に通過する
ように位置決めしてある。基体のこの側面の残部
はアルミのような光学マスキング材料58で覆つ
てあり、セル28を出た光エネルギが基体46を
通つて材料58を設けた領域に通過するのを効果
的に防いでいる。
Four filters 50, 52, 54, 5 are provided on the opposite surface of the base 46 (the surface facing the window 32 of the cell 28).
6 are provided such that only selected wavelengths of the light energy leaving the cell 28 are filtered through the thermally conductive substrate 4.
6 and into a predetermined area of the thermopile 48. The remainder of this side of the substrate is covered with an optical masking material 58, such as aluminum, to effectively prevent light energy exiting the cell 28 from passing through the substrate 46 to the area provided with the material 58. .

基体46は部分的にヘツダ62内に埋め込ま
れ、このヘツダを貫いている導電性リード60に
よつて支持されている。エポキシその他の適当な
材料で作つたヘツダ62はハウジング42の底を
閉鎖して気密組立体40を構成するのに役立つて
いる。基体46とヘツダ62の間のスペースはエ
ポキシ等の熱伝導性材料で満たし、これら2つの
構成要素間の熱伝導率を高めてもよい。リード6
0は熱電対列48への電気接続部となる。金属ハ
ウジング42は熱伝導性のセクシヨン16に堅固
に取り付けてあり、このセクシヨンはハウジング
42よりもかなり大きい熱的質量を持ち、大面積
ヒートシンクとして作用し、分析装置周囲温度の
急激な変化に応答して組立体40の温度変化率を
減らすようになつている。
Substrate 46 is partially embedded within header 62 and is supported by conductive leads 60 extending therethrough. A header 62 made of epoxy or other suitable material serves to close off the bottom of the housing 42 to create an airtight assembly 40. The space between substrate 46 and header 62 may be filled with a thermally conductive material, such as epoxy, to increase thermal conductivity between these two components. lead 6
0 provides an electrical connection to thermopile 48. The metal housing 42 is rigidly attached to a thermally conductive section 16 that has a significantly greater thermal mass than the housing 42 and acts as a large area heat sink to respond to rapid changes in analyzer ambient temperature. is adapted to reduce the rate of temperature change of the assembly 40.

リード60は組立体16の開口を貫通し、セク
シヨン18(プリント配線盤の形をしている)内
の導電性パツドに接続してある。プリント配線盤
18は電子素子64を包含しており、これらの電
子素子は熱電対列48で発生した電圧を処理して
サンプルガス混合物内の1つまたはそれ以上のガ
ス成分の濃度を示す信号を発生する。ケーブル6
6が回路に電力を提供しており、回路出力信号を
適当なデイスプレイ装置に送るようになつてい
る。
Leads 60 pass through openings in assembly 16 and connect to conductive pads in section 18 (in the form of a printed wiring board). Printed wiring board 18 includes electronic elements 64 that process the voltage generated at thermopile 48 to generate a signal indicative of the concentration of one or more gas components within the sample gas mixture. Occur. cable 6
6 provides power to the circuit and is adapted to send circuit output signals to a suitable display device.

第3図は熱電対列48の構造を詳細に示す基体
46の側面図である。熱電対列48は4つの熱電
対列68,70,72,74からなる。各熱電対
列は複数の熱電対接続部からなり、各熱電対接続
部はその温度に比例した熱EMFを発生する。各
熱電対接続部は異種金属の細い線を相互に接続し
て形成されている。これらの金属線は当業者にと
つて周知の薄膜付着技術を用いて基体の表面に付
着させてある。光エネルギ検出器として熱電対を
使用する1つの利点はそれらが赤外線から紫外線
までの広い波長範囲にわたつて安定したレベルの
放射線に応答するということにある。各熱電対列
の構造を説明する為に、熱電対列68を以下に詳
しく説明する。
FIG. 3 is a side view of the base 46 showing the structure of the thermopile 48 in detail. Thermopile 48 consists of four thermopiles 68, 70, 72, and 74. Each thermopile consists of a plurality of thermocouple connections, and each thermocouple connection generates a thermal EMF proportional to its temperature. Each thermocouple connection is formed by interconnecting thin wires of different metals. These metal lines are attached to the surface of the substrate using thin film deposition techniques well known to those skilled in the art. One advantage of using thermocouples as optical energy detectors is that they respond to stable levels of radiation over a wide wavelength range from infrared to ultraviolet. Thermopile 68 will be described in detail below to explain the structure of each thermopile.

第3図〜第3A図に示すように、熱電対列68
は多数の金属線を包含し、これらの金属線がそれ
らの端のところで(たとえば、金のような貴金属
のパツドを用いて)ヒナギクの花輪のように隣合
つた線に結合してあつて、端子76,78を有す
る長い直列回路を構成している。隣合つた線にお
ける金属は、大部分の場合、互いに異なつたもの
である。たとえば、ビスマス金属線がアンチモニ
ー金属線と交互に配置してある。これらの線が端
でつながつたとき、熱電対接続部が形成される。
各熱電対で発生した熱EMFの極性に言及すれば、
端子76は端子78に関して正端子と言える。各
接続部で定められた極性はその接続部を構成して
いる2種の金属の線の配置によつて決まる。した
がつて、或る特定の極性は熱電対列の線の各々に
付着した金属の種類によつて定まる。
As shown in FIGS. 3 to 3A, the thermopile 68
contains a number of metal wires which are joined at their ends to adjacent wires like a wreath of daisies (e.g. with pads of precious metal such as gold), A long series circuit having terminals 76 and 78 is formed. The metals in adjacent lines are in most cases different from each other. For example, bismuth metal wires are alternated with antimony metal wires. When these wires are joined at the ends, a thermocouple connection is formed.
Referring to the polarity of the thermal EMF generated by each thermocouple,
Terminal 76 can be said to be a positive terminal with respect to terminal 78. The polarity defined at each connection is determined by the arrangement of the two metal wires that make up the connection. Therefore, the particular polarity is determined by the type of metal deposited on each of the thermopile wires.

熱電対列68の金属線の配置は第3図で各接続
部に隣接して示す+あるいは−の記号で示す極性
を有する熱電対接続部を与えるように選ばれる。
ここでわかるように、接続部は4つの縦列に多数
の横列というように配置してある。最も左の縦列
80から始まつて、4つの正極性の熱電対接続部
の第1グループ82が設けてあり、このグループ
は縦列86の3つの負極性接続部の第1グループ
84と直列に交互の形態で相互接続してあつて第
1の直列回路を形成している。この第1直列回路
は端子76と金、銀等で形成するとよい導電性パ
ツド88の間に接続される。縦列86は縦列80
のそばにそこから約0.6ミリメートル隔たつてい
る。
The arrangement of the metal wires of thermopile array 68 is selected to provide thermocouple connections having polarities indicated by the + or - symbols shown adjacent each connection in FIG.
As can be seen, the connections are arranged in four columns and multiple rows. Starting from the leftmost column 80 , a first group 82 of four positive polarity thermocouple connections is provided which alternates in series with a first group 84 of three negative polarity connections in column 86 . are interconnected to form a first series circuit. This first series circuit is connected between terminal 76 and conductive pad 88, which may be formed of gold, silver, or the like. Column 86 is column 80
by the side and separated from it by about 0.6 mm.

縦列80のグループ82に続く8つの負極性接
続部のグループ90は縦列86のグループ84に
続く7つの正極性接続部と直列に接続してあつて
第2の直列回路を形成し、この第2直列回路はパ
ツド88と同様の構造のパツド94の間に接続さ
れる。縦列80のグループ90に続く4つの正極
性接続部のグループ96は縦列86のグループ9
2に続く3つの負極性接続部のグループ98と直
列に接続してあつて第3の直列回路を形成し、こ
れはパツド94と縦列80の最後の金属被覆横列
の間に接続してある。
A group 90 of eight negative polarity connections following group 82 of column 80 is connected in series with seven positive polarity connections following group 84 of column 86 to form a second series circuit; A series circuit is connected between pad 88 and pad 94 of similar construction. Group 96 of four positive connections following group 90 of column 80 is group 9 of column 86
2 followed by a group 98 of three negative polarity connections to form a third series circuit, which is connected between pad 94 and the last metallized row of column 80.

3つの負極性熱電対接続部のグループ100が
縦列102に設けてあり、この縦列は縦列86の
そばに近接している。グループ100の接続部は
縦列102のそばに約0.6ミリメートル隔たつて
いる縦列106の4つの正極性接続部のグループ
104と直列に接続してあつて端子78とパツド
88に類似するパツド108との間に接続した第
4の直列回路を形成する。
A group 100 of three negative polarity thermocouple connections is provided in a column 102 that is adjacent to column 86 . Connections in group 100 are connected in series with group 104 of four positive polarity connections in column 106 about 0.6 millimeters apart apart from column 102 and are connected in series with terminal 78 and pad 108 similar to pad 88. A fourth series circuit is formed between the two.

横列102のグループ110に続く7つの正極
性接続部のグループ110は縦列106のグルー
プ104に続くグループ112と直列に接続して
あつてパツド108とパツド88に類似したパツ
ド114の間に接続する第5の直列回路を形成す
る。縦列102のグループ110に続く3つの負
極性接続部のグループ116は縦列106のグル
ープ112に続く4つの正極性接続部のグループ
118と直列に接続してあつて第6の直列回路を
形成し、これはパツド114と第3直列回路のグ
ループ96の接続部から延びる底部金属被覆横列
の間に接続している。
A group 110 of seven positive polarity connections following group 110 of row 102 is connected in series with group 112 following group 104 of column 106 and connects between pad 108 and pad 114 similar to pad 88. Form a series circuit of 5. A group 116 of three negative polarity connections following group 110 of column 102 is connected in series with a group 118 of four positive polarity connections following group 112 of column 106 to form a sixth series circuit; It connects between the pad 114 and the bottom metallization row extending from the connection of the third series circuit group 96.

上記の説明からわかるように、熱電対列68の
第1から第6の直列回路は順次に直列に接続され
て端子76,78間に1つの長い熱電対列回路を
形成する。熱電対列70,72,74の構造は熱
電対列68の構造と同様である。したがつて、熱
電対列70は4縦列に組織化され、端子120,
122で終つている熱電対接続部の直列相互接続
体の形となつている。同様に、熱電対列72から
なる直列回路は端子124,126で終つてお
り、熱電対列74からなる直列回路は端子12
8,130で終つている。第3図の極性記号は熱
電対列68のそれに類似した要領で熱電対列7
0,72,74の種々の熱電対接続部極性を示し
ている。
As can be seen from the above description, the first through sixth series circuits of thermopile 68 are sequentially connected in series to form one long thermopile circuit between terminals 76 and 78. The structure of thermopiles 70, 72, 74 is similar to the structure of thermopile 68. Thus, the thermopile 70 is organized into four columns, with terminals 120,
It is in the form of a series interconnection of thermocouple connections terminating at 122. Similarly, the series circuit consisting of thermopile 72 terminates at terminals 124, 126, and the series circuit consisting of thermopile 74 terminates at terminals 124, 126.
It ended at 8,130. The polarity symbols in FIG. 3 are similar to those for thermopile 68 and
Various thermocouple connection polarities of 0, 72, and 74 are shown.

測定しようとしている光エネルギに応答する各
熱電対列68,70,72,74の活性部分はそ
れぞれ第3図に破線132,134,136,1
38で示してある。ここでわかるように、この活
性領域は各熱電対列の中央2つの縦列における正
極性熱電対接続部に限られる。したがつて、熱電
対列68の場合、活性領域は接続部グループ9
2,110に限られる。
The active portions of each thermopile 68, 70, 72, 74 responsive to the light energy to be measured are indicated by dashed lines 132, 134, 136, 1, respectively, in FIG.
38. As can be seen, this active area is limited to the positive thermocouple connections in the central two columns of each thermopile. Therefore, for thermopile 68, the active area is junction group 9
Limited to 2,110.

熱電対活性領域は先に説明したマスキング材料
58を用いて定められる。このマスキング材料は
基体46の熱電対列側と反対の側に被覆として設
けられる。この被覆は破線領域132〜138の
すぐ後の領域についてを除いて基体の熱電対列4
8の背後の側面のほとんどすべてを覆う。マスキ
ング材料58はセル28から出た光エネルギがこ
のマスキング材料で覆われた熱伝導性基体46の
部分を通つて基体46の反対側でマスキング材料
58のすぐ後に位置した列48の部分に入るのを
防ぐ。
The thermocouple active area is defined using the masking material 58 previously described. This masking material is provided as a coating on the side of the substrate 46 opposite the thermopile side. This coating covers the thermopile 4 of the substrate except for the area immediately following the dashed line areas 132-138.
Covers almost all of the back sides of 8. Masking material 58 allows light energy emanating from cells 28 to pass through the portion of thermally conductive substrate 46 covered with the masking material and into the portion of row 48 located immediately after masking material 58 on the opposite side of substrate 46. prevent.

一例として熱電対列68を用いて(第3A図参
照)、熱電対接続部82,86,90,96,9
8,100,104,112,116,118が
マスキング材料でシールドされており、セル28
から基体46を通つた光エネルギを検知できるグ
ループ92,110のみを残してある。マスキン
グ材料でシールドされた接続部の10グループは分
析装置10の周囲温度の変化で生じるような基体
46の温度変化について熱電対列68で生じた信
号を温度補正するのに用いる。
Using thermopile 68 as an example (see FIG. 3A), thermocouple connections 82, 86, 90, 96, 9
8, 100, 104, 112, 116, 118 are shielded with masking material and cell 28
Only groups 92, 110 remain that can detect light energy passing through the substrate 46 from the substrate 46. The ten groups of connections, shielded with masking material, are used to temperature correct the signal produced by the thermopile 68 for temperature changes in the substrate 46, such as those caused by changes in the ambient temperature of the analyzer 10.

熱電対列68〜74がサンプルガス・セル28
から出た所定波長の光エネルギの量の測定値であ
る電圧信号を与えるのに用いられるので、電圧信
号が周囲温度の変化によつて著しい影響を受けな
いということは重要である。もし影響を受ける
と、測定誤差が生じることになる。周囲温度の変
化が基体46の表面の全域で非線形の温度勾配を
生じさせることがわかつた。このような温度勾配
は活性熱電対グループによつて生じる電圧にかな
りの誤差を生じさせる可能性がある。したがつ
て、理想的には、セル28から出た光エネルギに
のみ応答しなければならない。
Thermopiles 68-74 are sample gas cells 28
It is important that the voltage signal is not significantly affected by changes in ambient temperature, as it is used to provide a voltage signal that is a measurement of the amount of light energy of a given wavelength emitted by the device. If influenced, measurement errors will occur. It has been found that changes in ambient temperature create a non-linear temperature gradient across the surface of the substrate 46. Such temperature gradients can cause significant errors in the voltage produced by the active thermocouple group. Therefore, ideally it should respond only to the light energy emanating from cell 28.

また、各熱電対列の活性熱電対接続部グループ
を第3図に示す配置では温度補正グループによつ
て取り囲むことによつて、周囲温度変化で生じる
非線形温度効果をこれら補正グループで発生する
電圧で補正されることもわかつた。
Additionally, by surrounding the active thermocouple connection group of each thermopile with a temperature compensation group in the arrangement shown in Figure 3, nonlinear temperature effects caused by changes in ambient temperature can be compensated for by the voltage generated by these compensation groups. I also found out that it can be corrected.

さらに、或る熱電対列の12のグループの各々に
おける熱電対接続部の実際の数は基体46を横切
る非線形温度勾配の経験的あるいは実験的な分析
の結果として決定され、温度変化を一層精密に補
正することができる。したがつて、或る特定のグ
ループの接続部数は基体46上の熱電対列の位置
に依存して熱電対列毎に異なる。こうして、第3
図の熱電対列68〜74の各々は対応するグルー
プに同じ数の接続部を持つものとして示してある
が、本発明は決してこの形態に限定されるもので
はない。
Additionally, the actual number of thermocouple connections in each of the 12 groups of a thermopile may be determined as a result of empirical or experimental analysis of the nonlinear temperature gradient across the substrate 46 to more accurately determine temperature changes. Can be corrected. Therefore, the number of connections in a particular group will vary from thermopile to thermopile depending on the location of the thermopile on the substrate 46. Thus, the third
Although each of the illustrated thermopiles 68-74 is shown as having the same number of connections in the corresponding group, the invention is in no way limited to this configuration.

熱電対列68〜74の各々はセル28を出たと
きの或る特定の波長範囲にわたる光エネルギを感
知するのに用いられる。各熱電対列で検知しよう
としているこの特定の波長範囲は混合物内の分析
しようとしている特定のガス成分に基づく。4つ
の熱電対列の1つ、たとえば、熱電対70は光エ
ネルギが混合物内の分析しようとしているガス成
分のいずれかによつて吸収される波長と一致しな
い波長範囲に応答するように作られている。以下
に説明するように、この特定の熱電対列70は基
準熱電対列と呼ぶ。
Each of thermopiles 68-74 is used to sense light energy over a particular wavelength range as it exits cell 28. This particular wavelength range that each thermopile is intended to detect is based on the particular gas component within the mixture that is intended to be analyzed. One of the four thermocouples, e.g., thermocouple 70, is made to respond to a range of wavelengths where the light energy does not coincide with the wavelength at which it is absorbed by any of the gaseous components to be analyzed in the mixture. There is. As explained below, this particular thermopile 70 will be referred to as the reference thermopile.

サンプル熱電対列として呼ばれる残り3つの熱
電対列68,72,74は、各々、或る特定のガ
ス成分が混合物内で吸収される波長の放射線を検
知するのに用いる。したがつて、これら3つの熱
電対列は3種のガス成分の分析についての信号を
与えることができる。明らかに、混合物内の1種
のガス成分のみを分析したい場合には、基準熱電
対列に加えてただ1つのサンプル熱電対が必要な
もののすべてである。
The remaining three thermopiles 68, 72, and 74, referred to as sample thermopiles, are each used to detect radiation at a wavelength at which a particular gas component is absorbed within the mixture. These three thermopiles can therefore provide signals for the analysis of three gas components. Obviously, if only one gaseous component in a mixture is desired to be analyzed, just one sample thermocouple in addition to the reference thermopile is all that is needed.

各熱電対列に到達した光エネルギの波長は基体
46の列48を装着したと反対の側に先に説明し
た4つの光学帯域フイルタ50〜56を取り付け
ることによつて所望範囲に限定される。各フイル
タ50,52,54,56は第3図の破線領域1
32,134,136,138に対応する領域を
カバーする。
The wavelength of the light energy reaching each thermopile is limited to the desired range by mounting the four optical bandpass filters 50-56 previously described on the opposite side of the substrate 46 from which the array 48 is mounted. Each filter 50, 52, 54, 56 corresponds to the area 1 shown in broken line in FIG.
32, 134, 136, and 138.

たとえば、分析装置10を用いて、自動車排ガ
スの3つの成分、たとえばCO2,CO,NOをそれ
ぞれ熱電対列68,72,74を用いて分析しよ
うとしている場合、領域132をカバーするフイ
ルタ50は約4.27ミクロンの中心波長とCO2吸収
量に対応する約110ナノメートルの帯域幅とを持
つように運ばれることになり、領域136をカバ
ーするフイルタ54は4.77ミクロンの中心波長と
CO吸収量に対応する約100ナノメートルの帯域幅
とを持つように選ばれることになり、領域138
をカバーするフイルタ56は2.85ミクロンの中心
波長とNO吸収量に対応する約170ナノメートル
の帯域幅とを持つように選ばれることになる。基
準熱電対列68の領域132をカバーするフイル
タ52は4.0ミクロンの中心波長と、混合物内の
分析しようとしている他の成分のいずれの吸収ス
ペクトルとも交わらない波長範囲に対応する約
240ナノメートルの帯域幅とを持つように選ばれ
得る。
For example, if the analyzer 10 is to be used to analyze three components of automobile exhaust gas, such as CO 2 , CO, and NO, using the thermopiles 68, 72, and 74, respectively, the filter 50 covering the area 132 is The filter 54 covering region 136 will have a center wavelength of about 4.27 microns and a bandwidth of about 110 nanometers corresponding to the amount of CO 2 absorption.
The region 138 is chosen to have a bandwidth of approximately 100 nanometers corresponding to the amount of CO absorption
The filter 56 will be chosen to have a center wavelength of 2.85 microns and a bandwidth of about 170 nanometers corresponding to the amount of NO absorption. The filter 52 covering the region 132 of the reference thermopile 68 has a center wavelength of 4.0 microns and a wavelength range corresponding to approximately 4.0 microns that does not intersect the absorption spectra of any of the other components of interest in the mixture.
and a bandwidth of 240 nanometers.

フイルタ50〜56は、それぞれ活性領域13
2〜138のみをカバーすればよいのであるが、
ゲルマニウムまたは臭化カリウムのような材料の
薄板で作られたこれらのフイルタは普通は活性領
域より大きく作られる。サイズを大きくすること
によつて、一般に大きな薄板から切取られるフイ
ルタを製作し易くなる。サイズが大きいというこ
とで、切断作業でやや削られる可能性のあるフイ
ルタの縁を活性領域の外側に位置させることがで
きるようにもなる。
Filters 50 to 56 each have an active region 13.
It is only necessary to cover 2 to 138, but
These filters, made of thin plates of materials such as germanium or potassium bromide, are usually made larger than the active area. The increased size makes it easier to fabricate filters that are typically cut from larger sheets. The large size also allows the edges of the filter, which can be slightly abraded during cutting operations, to be located outside the active area.

これまで説明した分析装置10の動作は次の通
りである。第1図を参照して、電力が放射線源2
4に与えられると、光エネルギが予めサンプルガ
ス混合物を充填しておいたセル28を通るように
反射器12によつて方向付けられる。窓32を通
つてセル28から出た光エネルギは、マスキング
層58およびフイルタ50〜56を含む基体46
の側に入射する。
The operation of the analyzer 10 described so far is as follows. Referring to FIG.
4, light energy is directed by reflector 12 through a cell 28 that has been previously filled with a sample gas mixture. Light energy exiting cell 28 through window 32 is directed to substrate 46, which includes masking layer 58 and filters 50-56.
incident on the side of

マスキング層58は光エネルギが基体46の反
対側に設置された熱電対列48の活性領域132
〜138以外のどこにも到達できないようにす
る。一方、フイルタ50〜56は光エネルギの選
定波長のみをそれぞれの活性領域132〜138
に通す。
Masking layer 58 directs light energy to active region 132 of thermopile 48 located on the opposite side of substrate 46.
Prevent it from reaching anywhere other than ~138. On the other hand, filters 50-56 transmit only selected wavelengths of optical energy to respective active regions 132-138.
Pass it through.

熱電対列68〜74の各々は、そのそれぞれの
活性領域によつて検知された光エネルギ量に関係
した電圧を発生し、各熱電対列の他の領域は、周
囲温度変化について熱電対列電圧を補正する。温
度補正された熱電対列電圧(端子対76−78,
120−122,124−126,128−13
0のところに現われる)は次の要領で作動する制
御回路へ入力信号として与えられる。
Each of the thermopiles 68-74 generates a voltage related to the amount of light energy sensed by its respective active region, and the other regions of each thermopile generate a thermopile voltage for changes in ambient temperature. Correct. Temperature-compensated thermopile voltage (terminal pair 76-78,
120-122, 124-126, 128-13
0) is provided as an input signal to a control circuit which operates as follows.

第4図を参照して、熱電対列68,72,74
からの信号は検出器組立体40からリード60を
通してそれぞれ差動増幅器140,142,14
4の正入力端子に与えられる。これらの増幅器は
各入力信号に対して調節可能なオフセツトフアク
タ、ゲインフアクタを与えるものと仮定する。こ
れらの増幅器はプリント配線盤18上に設置して
あり、それぞれの動力をケーブル66を通して引
き出し、図示のアース端子に関して信号を測定す
る。基準熱電対列70からの信号は、スケーリン
グ増幅器145を通して3つすべての増幅器14
0,142,144の負入力端子に与えられ、ま
た、3つの割算要素146,148,150の割
数入力端子にも与えられる。これら割算要素14
6〜150もケーブル66を通して動力を引き出
しており、プリント配線盤18上に装着してあ
り、図示のアース端子に関して信号を測定する。
With reference to FIG. 4, thermopiles 68, 72, 74
signals from detector assembly 40 through leads 60 to differential amplifiers 140, 142, and 14, respectively.
It is given to the positive input terminal of 4. It is assumed that these amplifiers provide adjustable offset and gain factors for each input signal. These amplifiers are mounted on printed wiring board 18, draw their power through cable 66, and measure their signals with respect to the illustrated ground terminal. The signal from reference thermopile 70 is routed through scaling amplifier 145 to all three amplifiers 14.
It is applied to the negative input terminals of 0, 142, and 144, and also to the divisor input terminals of three division elements 146, 148, and 150. These division elements 14
6-150 also draws power through cable 66 and is mounted on printed wiring board 18 to measure the signal with respect to the illustrated ground terminal.

増幅器140,142,144の出力端子は、
それぞれ割算要素146,148,150の被割
数入力端子に送られる。第4図に示す回路の上記
説明から明らかなように、サンプル熱電対列6
8,72,74からの信号の各々は、そこから基
準熱電対列70からの信号を引かれる。各減算結
果は、順次に、基準熱電対列70からの信号で割
られる。各割算結果はそれぞれ割算回路146,
148,150の出力端子152,154,15
6のところに出力信号として現われる。図示した
ように、これら出力端子に現われた信号は上述し
たそれぞれのフイルタ50,54,56の吸収ス
ペクトルに相当するガス成分の濃度に直接に関係
している。
The output terminals of amplifiers 140, 142, 144 are
They are sent to the divisible number input terminals of division elements 146, 148, and 150, respectively. As is clear from the above description of the circuit shown in FIG.
Each of the signals from 8, 72, 74 has the signal from the reference thermopile 70 subtracted therefrom. Each subtraction result is sequentially divided by the signal from the reference thermopile 70. Each division result is sent to a division circuit 146,
148, 150 output terminals 152, 154, 15
6 as an output signal. As shown, the signals appearing at these output terminals are directly related to the concentration of gas components corresponding to the absorption spectra of the respective filters 50, 54, 56 described above.

ライン152,154,156上の信号は当業
者には周知の要領で適当な濾波操作、直線化操作
の後にデイスプレイ・記録装置に与えてもよい。
上述の機能を果たすためには他の多くの回路が使
用し得る。たとえば、演算機能を果たすべくマイ
クロプロセツサ要素を使用することもできる。
The signals on lines 152, 154, and 156 may be provided to a display and recording device after appropriate filtering and linearization operations in a manner well known to those skilled in the art.
Many other circuits may be used to perform the functions described above. For example, microprocessor elements may be used to perform computational functions.

本発明を開示し、或る特別の実施例を詳細に説
明したが、本発明をこの実施例にのみ限定するつ
もりはない。発明の精神、範囲内で多くの変更が
当業者によつてなし得よう。したがつて、本発明
は特許請求の範囲によつてのみ制限を受けるもの
である。
Although the invention has been disclosed and described in detail with respect to certain specific embodiments, it is not intended to limit the invention to only those embodiments. Many modifications may be made by those skilled in the art within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the invention is limited only by the scope of the claims appended hereto.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の教示に従つて構成したガス分
析装置を示す斜視図である。第2図は第1図の2
−2線に沿つた横断面図であり、第1図の分析装
置の構成要素の内部配列を示す図である。第3図
は第1図のガス分析装置で光エネルギ検出器とし
て使用される複数の熱電対列を支持する熱伝導性
基体の側面図である。第3A図は第3図の基体の
上右象限の拡大断片詳細図である。第4図はガス
濃度の指示値を与えるべく熱電対列で発生した電
圧を処理するのに用いられる制御回路の概略ブロ
ツク図である。 主要部分の符号の説明、10……ガス分析装
置、12,14,16,18……円筒形セクシヨ
ン、24……放射線源、26……ケーブル、28
……セル、30,32……窓、36……入口、3
8……出口、40……光検出器組立体、42……
金属カン、44……透明窓、46……基体、48
……熱電対列の列、50,52,54,56……
フイルタ、58……マスキング材料、60……リ
ード、62……ヘツダ、64……電子素子、66
……ケーブル、68,70,72,74……熱電
対列、76,78……端子、132,134,1
36,138……活性領域、140,142,1
44……差動増幅器、146,148,150…
…割算要素。
FIG. 1 is a perspective view of a gas analyzer constructed in accordance with the teachings of the present invention. Figure 2 is 2 of Figure 1.
2 is a cross-sectional view along line -2 showing the internal arrangement of the components of the analytical device of FIG. 1; FIG. 3 is a side view of a thermally conductive substrate supporting a plurality of thermopiles used as optical energy detectors in the gas analyzer of FIG. 1; FIG. FIG. 3A is an enlarged fragmentary detail of the upper right quadrant of the substrate of FIG. 3; FIG. 4 is a schematic block diagram of a control circuit used to process the voltage generated in the thermopile to provide an indication of gas concentration. Explanation of symbols of main parts, 10...Gas analyzer, 12, 14, 16, 18...Cylindrical section, 24...Radiation source, 26...Cable, 28
... Cell, 30, 32 ... Window, 36 ... Entrance, 3
8...Exit, 40...Photodetector assembly, 42...
Metal can, 44...Transparent window, 46...Base, 48
...Thermopile rows, 50, 52, 54, 56...
Filter, 58... Masking material, 60... Lead, 62... Header, 64... Electronic element, 66
...Cable, 68,70,72,74...Thermopile, 76,78...Terminal, 132,134,1
36,138...active region, 140,142,1
44... Differential amplifier, 146, 148, 150...
...Division element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光エネルギの指向性ビームを発生する放射線
発生手段と、 少なくとも一成分を分析してその濃度を決定す
るようになつているガス状混合物を収容してお
り、光エネルギに対して透明な第1,第2の端を
有するほぼ円筒形のセルと、 多数の熱電対接続部を有しており更に、該熱電
対接続部の各々がその温度に比例する熱EMFを
発生する第1の熱電対列 を有し、この熱電対列が 第1の縦列に複数の横列で配置した複数の第1
の熱電対接続部と、 第1の縦列のそばに位置する第2の縦列に複数
の横列で配置した複数の第2の熱電対接続部と、 第2縦列のそばに位置する第3の縦列に複数の
横列で配置した複数の第3の熱電対接続部と、 第3縦列のそばに位置する第4の縦列に複数の
横列で配置した複数の第4の熱電対接続部と、 第1縦列のA横列の熱電対接続部の第1のグル
ープを第2縦列のB横列の熱電対接続部の第1の
グループと直列に接続し、第1の直列回路を形成
し、第1のA横列の接続部の各々で発生した熱
EMFが第1のB横列の接続部の各々で発生した
熱EMFの極性と逆である共通の極性のものとす
る第1の接続手段と、 第1縦列のA横列の熱電対接続部に続くC横列
の第2グループを第2縦列の熱電対接続部のB横
列に続くD横列の第2グループと直列に接続して
第2の直列回路を形成し、C横列の接続部の各々
で発生した熱EMFがA,D横列の接続部の各々
で発生した熱EMFの極性と逆である共通の極性
のものとする第2の接続手段と、 第1縦列の熱電対接続部のC横列に続くE横列
の第3グループを第2縦列の接続部のD横列に続
くF横列の第3グループと直列に接続して第3の
直列回路を形成し、E横列の接続部の各々で発生
した熱EMFがC,F横列の接続部の各々で発生
した熱EMFの極性と逆である共通の極性のもの
とする第3の接続手段と、 第3縦列の熱電対接続部のG横列の第1グルー
プを第4縦列の熱電対接続部のH横列の第1グル
ープと直列に接続して第4の直列回路を形成し、
G横列の接続部の各々で発生した熱EMFが第1
のA,H横列の接続部の各々で発生した熱EMF
の極性と逆である共通の極性のものとする第4の
接続手段と、 第3縦列の熱電対接続部のG横列に続くI横列
の第2グループを第4縦列の接続部のH横列に続
くJ横列の第2グループと直列に接続して第5の
直列回路を形成し、I横列の接続部の各々で発生
した熱EMFがC,J横列の接続部の各々で発生
した熱EMFの極性と逆である共通の極性のもの
とする第5の接続手段と、 第3縦列の熱電対接続部のI横列に続くK横列
の第3グループを第4縦列の接続部のJ横列に続
くL横列の第3グループと直列に接続して第6の
直列回路を形成し、K横列の接続部の各々で発生
した熱EMFがE,L横列の接続部の各々で発生
した熱EMFの極性と逆である共通の極性のもの
とする第6の接続手段と、 第1から第6の直列回路を一緒に直列に接続し
て第1の熱電対列直列回路を形成し、A,D,
E,H,I,L横列の接続部が直列援助形態で接
続してあるようにした第7の接続手段と を有し、また、 多数の熱電対接続部を有しており更に、該熱電
対接続部の各々がその温度に比例する熱EMFを
発生する第2の熱電対列を有し、この熱電対列が 第5の縦列に複数の横列で配置した複数の第5
の熱電対接続部と、 第5縦列のそばに位置する第6の縦列に複数の
横列で配置した複数の第6の熱電対接続部と、 第6縦列のそばに位置する第7の縦列に複数の
横列で配置した複数の第7の熱電対接続部と、 第7縦列のそばに位置する第8の縦列に複数の
横列で配置した複数の第8の熱電対接続部と、 第5縦列のM横列の熱電対接続部の第1のグル
ープを第6縦列のN横列の熱電対接続部の第1の
グループと直列に接続して第7の直列回路を形成
し、第1のM横列の接続部の各々で発生した熱
EMFが第1のN横列の接続部の各々で発生した
熱EMFの極性と逆である共通の極性のものとす
る第8の接続手段と、 第5縦列の熱電対接続部のM横列に続くO横列
の第2グループを第6縦列の接続部のN横列に続
くP横列の第2グループと直列に接続して第8の
直列回路を形成し、O横列の接続部の各々で発生
した熱EMFがM,P横列の接続部の各々で発生
した熱EMFの極性と逆である共通の極性のもの
とする第9の接続手段と、 第5縦列の熱電対接続部のO横列に続くQ横列
の第3グループを第6縦列の接続部のP横列に続
くR横列の第3グループと直列に接続して第9の
直列回路を形成し、Q横列の接続部の各々で発生
した熱EMFがO,R横列の接続部の各々で発生
した熱EMFの極性と逆である共通の極性のもの
とする第10の接続手段と、 第7縦列のS横列の熱電対接続部の第1のグル
ープを第8縦列のT横列の熱電対接続部の第1の
グループと直列に接続して第10の直列回路を形成
し、S横列の接続部の各々で発生した熱EMFが
M,T横列の接続部の各々で発生した熱EMFの
極性と逆である共通の極性のものとする第11の接
続手段と、 第7縦列の熱電対接続部のS横列に続くU横列
の第2グループを第8縦列の接続部のT横列に続
くV横列の第2グループと直列に接続して第11の
直列回路を形成し、U横列の接続部の各々で発生
した熱EMFがO,V横列の接続部の各々で発生
した熱EMFの極性と逆である共通の極性のもの
とする第12の接続手段と、 第7縦列の熱電対接続部のU横列に続くW横列
の第3グループを第8縦列の接続部のV横列に続
くX横列の第3グループと直列に接続して第12の
直列回路を形成し、W横列の接続部の各々で発生
した熱EMFがQ,X横列の接続部の各々で発生
した熱EMFの極性と逆である共通の極性のもの
とする第13の接続手段と、 第7から第12の直列回路を一緒に直列に接続し
て第1の熱電対列直列回路を形成し、M,P,
Q,T,U,X横列の接続部が直列援助形態で接
続してあるようにした第14の接続手段と を有し、さらに、 第1,第2の熱電対列を共通の熱伝導性基体上
に設置した熱電対列取付手段と、 放射線発生手段、セルおよび熱電対列基体を位
置決めして光エネルギのビームがセルを通して第
1,第2の熱電対列に向つて軸線方向に送られる
ようにした位置決め手段と、 第1熱電対列のA,B,C,E,F,G,H,
J,K,L横列の熱電対接続部と第2熱電対列の
M,N,O,Q,R,S,T,V,W,X横列の
熱電対接続部をセルから出た光エネルギのビーム
からシールドするマスキング手段と、 セルと第1熱電対列のD,I横列の熱電対接続
部の間に設置してあり、D,I横列の接続部に入
射する光エネルギの波長を、光エネルギがガス混
合物内の前記ガス成分によつて吸収される範囲に
制限する第1のフイルタ手段と、 セルと第2熱電対列のP,U横列の熱電対接続
部の間に設置してあり、P,U横列の接続部に入
射する光エネルギの波長を基準波長範囲に制限す
る第2のフイルタ手段と、 第1の熱電対列直列回路で発生した、D,I横
列の接続部に入射する光エネルギの量に関係する
第1の信号を表わすEMFを測定し、第2の熱電
対列直列回路で発生し、P,U横列の接続部に入
射した光エネルギの量に関係した第2の信号を表
わすEMFを測定し、第1の信号を第2の信号か
ら減算して第3の信号を生成し、この第3の信号
を第2の信号で割算する制御手段と を有するガス分析装置。 2 特許請求の範囲第1項記載のガス分析装置に
おいて、数値A,H,E,Lが互いに等しく、数
値C,Jが互いに等しく、数値D,Iが互いに等
しく、数値B,G,F,Kが互いに等しいことを
特徴とするガス分析装置。 3 特許請求の範囲第1項記載のガス分析装置に
おいて、数値M,T,Q,Xが互いに等しく、数
値O,Vが互いに等しく、数値P,Uが互いに等
しく、数値N,S,R,Wが互いに等しいことを
特徴とするガス分析装置。 4 特許請求の範囲第1項記載のガス分析装置に
おいて、熱電対接続部が基体上に異種金属の薄膜
を付着させ、相互に接続することによつて形成し
たことを特徴とするガス分析装置。
[Scope of Claims] 1. A radiation generating means for generating a directional beam of light energy, and a gaseous mixture adapted to analyze at least one component to determine its concentration; a generally cylindrical cell having first and second ends that are transparent to each other, and a number of thermocouple connections, each of which generates a thermal emf proportional to its temperature. a first thermopile arranged in a plurality of rows in a first column;
a plurality of second thermocouple connections arranged in a plurality of rows in a second column adjacent to the first column; and a third column adjacent to the second column. a plurality of third thermocouple connections arranged in a plurality of rows in a plurality of rows; a plurality of fourth thermocouple connections arranged in a plurality of rows in a fourth column adjacent to the third column; A first group of thermocouple connections in the A row of the column is connected in series with a first group of thermocouple connections in the B row of the second column to form a first series circuit; Heat generated at each row connection
a first connection means for the EMF to be of a common polarity that is opposite to the polarity of the thermal emf generated in each of the connections of the first B row, and following the thermocouple connections of the A row of the first column; A second group of C rows is connected in series with a second group of D rows following the B row of thermocouple connections in the second column to form a second series circuit, so that a a second connection means for making the thermal emfs generated at each of the connections in the A and D rows of a common polarity opposite to the polarity of the thermal EMFs generated at each of the connections in the A and D rows; A third group of subsequent E rows is connected in series with a third group of F rows that follows the D row of the second column connections to form a third series circuit, so that a third group of E rows occurs at each of the E row connections. third connection means for the thermal emf to be of a common polarity that is opposite to the polarity of the thermal emf generated at each of the connections in the C and F rows; connecting one group in series with the first group of H rows of thermocouple connections in a fourth column to form a fourth series circuit;
The thermal emf generated at each connection in the G row is the first
Thermal EMF generated at each of the connections in rows A and H of
a second group of I rows following the G row of the thermocouple connections of the third column to the H row of the connections of the fourth column; A fifth series circuit is formed by connecting the second group of J rows in series, so that the thermal EMF generated at each connection in the I row is equal to the thermal EMF generated at each connection in the C and J rows. a fifth connection means of a common polarity opposite to the polarity, and a third group of K rows following the I row of the third column of thermocouple connections following the J row of the fourth column of connections; Connect in series with the third group of L rows to form a sixth series circuit, so that the thermal emf generated at each of the connections of the K row has the polarity of the thermal EMF generated at each of the connections of the E and L rows. and a sixth connecting means of a common polarity opposite to that of A, D, and the first to sixth series circuits are connected together in series to form a first thermopile series series circuit;
seventh connection means for connecting the connections of the E, H, I, and L rows in a series-assisted configuration; and a plurality of thermocouple connections; Each of the pair connections has a second thermopile generating a thermal emf proportional to its temperature, the thermopile having a plurality of fifths arranged in a plurality of rows in a fifth column.
a plurality of sixth thermocouple connections arranged in a plurality of rows in a sixth column located next to the fifth column; and a plurality of sixth thermocouple connections arranged in a plurality of rows in a sixth column located next to the sixth column. a plurality of seventh thermocouple connections arranged in a plurality of rows; a plurality of eighth thermocouple connections arranged in a plurality of rows in an eighth column adjacent to the seventh column; and a fifth column. a first group of M rows of thermocouple connections in a sixth column are connected in series with a first group of N rows of thermocouple connections in a sixth column to form a seventh series circuit; The heat generated at each of the connections
an eighth connecting means for the EMF to be of a common polarity that is opposite to the polarity of the thermal emf generated in each of the first N rows of connections; and following the M rows of thermocouple connections of the fifth column. The second group of O rows is connected in series with the second group of P rows following the N rows of connections in the sixth column to form an eighth series circuit, and the heat generated at each of the connections in the O rows is a ninth connection means for the EMF to be of a common polarity which is opposite to the polarity of the thermal emf generated at each of the connections in the M and P rows; and Q following the O row of thermocouple connections in the fifth column. The third group of rows is connected in series with the third group of R rows following the P rows of the connections of the sixth column to form a ninth series circuit, and the thermal emf generated at each of the connections of the Q rows is a tenth connection means having a common polarity which is opposite to the polarity of the thermal EMF generated at each of the connections in the O and R rows; and a first connection means for the thermocouple connections in the S row of the seventh column. group in series with the first group of thermocouple connections in the T row of the eighth column to form a tenth series circuit such that the thermal emf generated at each of the connections in the S row is connected in series with the first group of thermocouple connections in the T row of the eighth column. an eleventh connection means of a common polarity opposite to the polarity of the thermal EMF generated at each of the connections; and a second group of U rows following the S row of thermocouple connections of the seventh column. The connections in the 8th column are connected in series with the second group of V rows following the T row to form an 11th series circuit, so that the thermal EMF generated at each of the connections in the U row is transferred to the O and V rows. a twelfth connection means having a common polarity opposite to the polarity of the thermal EMF generated in each of the connections; and a third group of W rows following the U row of thermocouple connections of the seventh column. The 8 column connections are connected in series with the third group of a thirteenth connecting means of a common polarity that is opposite to the polarity of the thermal EMF generated in each of the sections; Form a series circuit, M, P,
a fourteenth connecting means for connecting the Q, T, U, and X rows in a series-assisted configuration; a thermopile mounting means disposed on the substrate, the radiation generating means, the cell and the thermopile substrate being positioned such that a beam of light energy is directed axially through the cell toward the first and second thermopile. A, B, C, E, F, G, H of the first thermopile,
The thermocouple connections in the J, K, L rows and the M, N, O, Q, R, S, T, V, W, X thermocouple connections in the second thermopile row are connected to the light energy emitted from the cell. masking means for shielding from the beam of the first thermopile; and a masking means installed between the cell and the thermocouple connections of the D and I rows of the first thermopile column, the masking means for shielding from the beam of the first thermopile; a first filter means for restricting light energy to the extent that it is absorbed by said gaseous components in the gas mixture; and a first filter means disposed between the cell and the thermocouple connections of the P, U rows of the second thermopile. a second filter means for limiting the wavelength of optical energy incident on the connections in the P, U rows to a reference wavelength range; Measure an EMF representative of a first signal related to the amount of light energy incident thereon, and measure an EMF representative of a first signal related to the amount of light energy incident thereon, and measure an EMF representing a first signal related to the amount of light energy incident on the second thermopile series circuit and incident on the connection of the P, U rows. and control means for measuring an EMF representing the second signal, subtracting the first signal from the second signal to generate a third signal, and dividing the third signal by the second signal. Gas analyzer. 2. In the gas analyzer according to claim 1, numerical values A, H, E, and L are equal to each other, numerical values C and J are equal to each other, numerical values D and I are equal to each other, and numerical values B, G, F, A gas analyzer characterized in that K are equal to each other. 3. In the gas analyzer according to claim 1, the numerical values M, T, Q, and X are equal to each other, the numerical values O and V are equal to each other, the numerical values P and U are equal to each other, and the numerical values N, S, R, A gas analyzer characterized in that W is equal to each other. 4. The gas analyzer according to claim 1, wherein the thermocouple connection portion is formed by depositing thin films of different metals on a base and interconnecting them.
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